Metaboloma derivato dal microbiota nella SM: verso un biomarcatore non invasivo di malattia.

Abstract

Obiettivi: La SM è una patologia infiammatoria autoimmunitaria, la cui causa è attualmente sconosciuta. Si ipotizza che il microbioma intestinale influisca, attraverso il rilascio di metaboliti, sull’attività delle cellule immunitarie condizionando, quindi, la patogenesi e l’attività di malattia. L'obiettivo di questo studio è stato quello di valutare se la concentrazione plasmatica di diversi metaboliti ,derivati dal TRP, sia correlata all'attività di malattia. Metodi: Per lo studio, svolto nella Clinica Neurologica dell’IRCCS Ospedale San Martino di Genova, sono stati reclutati 48 pazienti affetti da SM. Per ogni paziente arruolato è stato eseguito un prelievo venoso da cui è stato isolato il plasma. L’ LC-MS ha permesso di ottenere, per ogni campione di plasma, le concentrazioni centrate e normalizzate dei metaboliti del Trp. Esse sono state analizzate attraverso due modelli statistici l’OPLS-DA e la PLS-DA, che hanno permesso di osservare la “clusterizzazione” dei pazienti in base ai propri metaboliti. Successivamente, è stata eseguita un’analisi VIP per identificare i metaboliti maggiormente discriminativi e infine si è utilizzato il T2 Score e la curva ROC per valutarne la significatività statistica. Risultati: Il profilo metabolico dei pazienti affetti da SMPP differisce da quello dei pazienti affetti da SMSP a causa della maggiore concentrazione di indoxil solfato e l’indolo-3-acetico. Il pattern dei metaboliti differisce in base alla fascia di età, in particolare per quanto riguarda l'acido chinurenico (AUC>0,7;Pvalue<0,05).Non abbiamo riscontrato differenze significative nel pattern metabolomico in base alla tipologia di trattamento. Conclusioni: Nel nostro studio è stata riscontrata la presenza un metaboloma differente, a seconda dell'età e al tipo di malattia nei soggetti SM. Se i nostri risultati fossero confermati in altri studi con coorti di pazienti maggiori, il profilo metabolomico potrebbe diventare un nuovo biomarcatore della SM.

Objectives: Multiple sclerosis is associated to a dysfunction of immune cells, whose cause is unknown. We hypothesize that gut microbiome affects the function of immune cells through release of specific metabolites modulating disease activity during different phases of disease, including tryptophan (TRP) derivatives. Accordingly, the objective of this thesis was to assess whether plasma concentration of different TRP metabolites correlates with disease activity in MS. Methods : Forty-eight subjects with MS were included cross-sectionally at the Neurology Clinic, IRCCS Ospedale San Martino, Genova. Peripheral blood was extracted by venipuncture and plasma was isolated through centrifugation and frozen at -80°C. A simple and sensitive LC-MS/MS method in PRM mode was developed to determine the levels of 12 key TRP compounds in human plasma samples. PLS-DA and OPLS-DA was applied to normalized and mean-centered data to compare different patient groups. Discriminative metabolites were identified based on VIP values greater than 1,5. Additionally, ROC curves and T2Score were obtained to validate the discriminating power of specific metabolites in each classification, with an area under the curve (AUC>7, Pvalue< 0.05). Results: The metabolic profile of patients with PPMS differed from that of SPMS due to higher concentration of indoxyl sulfate and indole-3-acetic acid. Concentration of kynurenic acid was higher is older patients. Disease-modifying treatments did not affect the metabolic profile. Conclusion: This study demonstrates that targeted metabolomics can identify distinct metabolic profiles of MS, associated to age and disease type. If these results are confirmed in larger studies, metabolic profile may become a biomarker of MS. Mechanistic studies are required to understand possible causal relationship between the production of TRP metabolites by gut microbiome and MS pathogenesis.